不同聚合物生产的钽电容性能区别

  钽电容简介

钽电容全称是钽电解电容（也有人叫钽质电容器），属于电解电容的一种，使用金属钽做介质，不像普通电解电容那样使用电解液，因此适合在高温下工作，是电容器中体积小而又能达到较大电容量的产品，在电源滤波、交流旁路等用途上少有竞争对手。

钽电容优点：

钽电容本身几乎没有电感，但这也限制了它的容量。此外，由于钽电容内部没有电解液，很适合在高温下工作。

钽电容的特点是寿命长、耐高温、准确度高、滤高频谐波性能极好。在钽电解电容器工作过程中，具有自动修补或隔绝氧化膜中的疵点所在的性能，使氧化膜介质随时得到加固和恢复其应有的绝缘能力，而不致遭到连续的累积性破坏。这种独特自愈性能，保证了其长寿命和可靠性的优势。

钽电解电容器具有非常高的工作电场强度，并较同类型电容器都大，以此保证它的小型化。
  钽电容缺点：

容量较小、价格也比铝电容贵，而且耐电压及电流能力较弱。它被应用于大容量滤波的地方，像CPU插槽附近就看到钽电容的身影，多同陶瓷电容，电解电容配合使用或是应用于电压、电流不大的地方。
  聚合物钽电容简介

聚合物电容是采用高电导率的聚合物材料作为阴极的片式叠层铝电解电容器，具有超越现有液体片式铝电解电容器和固体片式钽电解电容器的卓越电性能。聚合物电容在额定电压范围内，无需降压使用。

具有极低的等效串联电阻（ESR），降低纹波电压能力强，允许通过更大纹波电流。聚合物片式叠层铝电解电容器在高频下，阻抗曲线呈现近似理想电容器特性。在频率变化情况下，电容量非常稳定。此类电容器主要应用于主板（笔记本电脑、平板显示器、数字交换机 ）旁路去耦/储能滤波电容、开关电源、DC/DC变换器、高频噪声抑制电路及便携式电子设备等。AVX代理商
  导电高分子材料自诞生以来由于打破了有机物（塑料）不能导电的传统物理理论，即具有有机物柔软的特性，同时又可以导电，因此，其应用范围已经远远超越当初的预期，在电子工业上的应用上甚至带来了一场革命。高端的应用可见隐形战斗机的表面涂层，家里的应用可在大屏幕电视机的的防静电涂层。尤其是在电子元件上的应用上几乎带来了性能上的革命，例如片式钽电容器。

      在采用了高分子阴极材料代替了电子电导型的二氧化锰后，电容器的阴极由不导电的半导体变成了导体，电容器的自有高频阻抗ESR因此成倍下降，在电容器的应用频率范围得到了两个数量级的提高的同时，还解决了半导体阴极二氧化锰片式钽电容器抗浪涌能力差的致命缺陷，对应用条件最为苛刻的开关电源电路里固有的浪涌脉冲甚至呈钝感现象，即使是有10%左右的略微降额，电容器都可以具有更高的可靠性。而且在意外击穿时不燃烧，不爆炸，不会引发二次效应。它不光彻底解决了应用于开关电源电路里的钽电容器的失效问题，而且还把电容器的滤波频率范围大幅度提高到过去不能进入的中高频滤波电路。

    钽电容器使用的高分子阴极材料依照技术进步方向可分如下几代；第一代高分子材料为聚砒咯，由于该高分子阴极材料必须使用电化学聚合，因此，生产效率和合格率偏低，而且只能应用于额定电压低于16V以下的产品，在高温稳定性上表现明显差于二氧化锰。最高容许使用温度偏低，只能达到105度。如果长时间使用在温度较高的电路，会出现容量丧失，阻抗增大的现象。鉴于以上原因，在2010年左右，聚砒咯已经基本被热稳定性更好，生产工艺更简单的的聚噻吩代替。聚噻吩成为性能明显超越聚吡咯的第二代高分子材料。与第一代的高分子材料聚吡咯相比，第二代高分子材料聚噻吩的生产主要使用化学聚合的方式，把EDOT单体和对甲苯磺酸铁氧化剂按照一定的化学当量比进行配制，在一定的温度下就可以完成性能明显优于聚吡咯的聚噻吩PEDT膜的聚合。但是，由于化学聚合的聚噻吩膜是在孔径1微米到几十微米的多孔钽阳极基体中完成的，完成聚合后的PEDT膜中含有大量的被作为电子施与体的三价铁离子，而这些铁离子的存在不光会导致形成的PEDT膜的结构完整性存在缺陷，而且还会导致膜上存在过多的离子导电通道，从而导致电容器的直流漏电流偏大。去除形成的PEDT膜中的铁离子只能采用极性较弱的有机溶剂进行清洗。由于钽电容器内部的微孔直径过小，因此，实际上已经形成的PEDT膜中铁离子无论使用任何有机溶剂都很难清洗干净，这样，使用此工艺方法生产的聚噻吩膜PEDT的物理结构不光存在缺陷，而且由于其中仍然含有一定量的铁离子而导致电容器的漏电流偏大。另外，使用此工艺生产的PEDT膜的热稳定性仍然存在问题，只能达到105℃。因此，直接使用化学聚合法在钽电容器电介质层上形成的PEDT膜的使用温度上限受到严格限制，如果漏电流偏大的产品工作环境温度又偏高，使用一段时间后，电容器仍然会出现容量丧失，阻抗增加的现象。只能使用在不存在频繁大功率脉冲的滤波电路。使用在工作温度偏高的大功率脉冲电路时，可靠性会随工作时间延长而下降。

       由于军用电容器使用的环境条件较苛刻，因此，所有元件必须具有长时间 耐受125℃的高温稳定性，按照此标准要求，漏电流偏大的化学聚合法生产的高分子片式钽电容器在长时间需要高温下工作的大功率脉冲充放电电路里使用时，可靠性尽管比二氧化锰阴极的片式钽电容器高，但仍然会出现一定的失效问题，与使用在简单的滤波电路里时的可靠性差异很大。AVX代理商

        同时，由于使用化学聚合法生产的聚噻吩膜的大分子结构完整性存在缺陷，分子链长度和交联度偏低，而且其中含有会导致漏电流增大的铁离子浓度较高，因此，使用化学聚合法生产的聚噻吩PEDT膜只能用来生产额定电压不超过35V的片式钽电容器。当电容器的额定电压稍高时，容易出现突然击穿的失效现象。而且生产出的产品的漏电流无法达到二氧化锰阴极片式钽电容器的水平。产品可靠性因此受到严重影响。

       为了解决上述问题，第三代高分子生产工艺出现了；针对第二代化学聚合中存在的问题和缺陷，第三代高分子材料虽然仍然采用聚噻吩PEDT，但此聚噻吩由于聚合生产工艺不同，所具有的性能已经今非昔比，不光解决了漏电流偏大的问题，而且还可以生产额定电压达到100V以上的高分子片式钽电容器。

      第三代高分子聚合物聚噻吩首先在容器中按照一定的化学当量比完成聚合后，再使用电化学的方法彻底去除聚噻吩中的铁离子，然后使用一些偶联剂和其他能够保证稳定性的化学溶剂，再使用极性较强的水来配制成纯度很高的聚噻吩水溶液，再使用简单的浸渍方法使此溶液渗透进入钽电容器胚块内部微孔中，在高于水的沸点烘干，就可以形成化学结构完整，膜中不存在易导致漏电流增大的铁离子的聚噻吩膜。

     使用此方法生产的高分子钽电容器的漏电流不光可以比第二代化学聚合法生产的产品低一个数量级，而且高温热稳定性获得了极大的改观，在125度下的性能稳定性甚至达到或超过二氧化锰阴极的片式钽电容器。

    这样，使用第三代物理聚合法生产的高分子片式钽电容器的可靠性与第二代高分子片式钽电容器相比，得到了数量级的提高。使用在最苛刻的大功率脉冲充放电电路，即使长时间工作在较高的温度下，仍然具有极高的可靠性。另外，由于其还可以生产额定电压更高的产品，因此，高压固体二氧化锰电容器的最后一段阵地也被攻克。二氧化锰电容器被完全替代已经没有任何技术问题了。

       对于工作电压达到28V以上，又需要高容量的T/R组件，AVX代理商这是唯一可以满足所有要求的高功率高可靠性电容器。